2019一级注册结构工程师普通物理考点冲刺（14）

　　(一)光的衍射

　　1.惠更斯-菲涅耳原理

　　菲涅耳在惠更斯原理的基础上进一步假定,从同一波阵面上各点所发出的子波,经传 播而在空间某点相遇时,也可相互叠加而产生干涉现象。这个经过发展了的惠更斯原理称 为惠更斯一菲涅耳原理。它指出在衍射波场中出现衍射条纹的明暗,实质上是子波干涉的 结果,用惠更斯一菲涅耳原理可以定量计算衍射波场中任一点处的光振动的强弱。但计算 较复杂。

　　2.单缝衍射

　　我们讨论平行光线的衍射现象,这种衍射称为夫琅和费衍射。若垂直入射到单缝(其 缝宽远小于缝长,为一极狭的缝)上的光为一单色平行光束,我们考虑单缝的衍射光束中 的一组平行光束。后者经透镜聚焦在屏上,屏置于透镜的焦平面位置。图2-4-6表示衍射 角为的一组平行光束经透镜聚焦在屏上的P处,这种单缝的夫琅和费衍射是一种最简 单的衍射。下面作具体讨论。

　　(1)屏上出现衍射明、暗条纹的条

　　(2)明纹宽度

　　相邻两级衍射暗纹中心之间距就是明纹的宽度。

　　(3)单缝宽度G对衍射条纹的影响

　　由式(2-4-13)可见,当入射单色光的波长λ一定时,在单缝宽度α愈小时,相应于 各级衍射明纹的φ角就愈大,也就是光的衍射现象愈显著。反之,在α愈大时,各级衍射 明纹对应的φ角愈小,这些明纹都向中央明纹靠拢,衍射现象愈不明显;若α»λ时,各级衍射明纹全部并入中央明纹区域,该区域被均匀照亮,这时光可看作是直线传播的。

　　(4)用白光照射单缝

　　当单缝宽度α一定时,对于同一级衍射明纹,入射光的波长愈大,则相应的衍射角φ愈大。因此,以白光照射时,中央明纹的中心处为白色,在其两侧出现由紫到红的彩色条 纹,离中心最近的是紫色条纹,最远的是红色条纹,这组彩色条纹称为衍射光谱。其他级 次的明纹均为彩色条纹。

　　3.衍射光栅

　　(1)光栅常数

　　光栅是由大量的等宽、等问距的单缝所组成的光学器件,缝宽(单缝的透光部分)α 与缝间距(两相邻单缝之间不透光部分) b之和(α十b)称为光栅常数。光栅常数越小, 单位长度的单缝数越多,光栅越精致。

　　(2)光栅衍射在屏上出现明、暗条纹的条件

　　单色平行光垂直照射在光栅上,经凸透镜会聚,在位于透镜焦平面的光屏上出现明暗 相间的条纹,称为光栅衍射条纹,

　　例：

　　1.单色光从空气射入水中，下列说法正确的是(D)

　　A波长变短，光速变慢;

　　B 波长变短，频率变慢

　　C 波长不变，频率变快;

　　D 波长变短，频率不变

　　2. 利用玻璃表面上的MgF2 (n = 1. 38)透射薄膜层可以减少玻璃(n= 1. 60)表面的反射,当波长为5000A的光垂直入射时,为了产生最小的反射,此透明层需要的最小厚度为:(D)

　　(A) 3000A;

　　(B) 50A;

　　(C) 10500A;

　　(D) 910A。

　　3. 在迈克耳逊干涉仪的一条光路中插入一块折射率为n,厚度为d的透明薄片,插入这块薄片使这条光路的光程改变了(B)

　　(A) (n-l)d;

　　(B) 2(n-1)d;

　　(C) 2nd;

　　(D) nd。

　　Δx=x1-x=2nd-2d=2(n-1)d

　　4.用单色光来观察牛顿环，测得第20级暗纹的半径为3mm，所用凸透镜的曲率为1m，则此单色光的波长为(D)mm

　　A 1.8×10-3;

　　B 1.0×10-3;

　　C 9.0×10-4;

　　D4.5×10-4